一种用于扩展晶体辐射测量量程的电路的制作方法

本实用新型涉及核辐射测量技术领域。

背景技术：

对于环境辐射剂量率的测量，现有技术中采用晶体与光电倍增管（pmt）作为核辐射探测器，晶体受辐照产生光信号，光信号经过光电倍增管转换为电信息化，电信号经过如信号处理电路处理后得到信号测量结果。参考图1所示，光电倍增管输出的电流信号经过电容等元件转换为电压脉冲信号并输入给信号处理电路，信号处理电路包括脉冲放大器、甄别器、脉冲计数器，通过甄别器分离噪声信号和有效的电压脉冲信号，由脉冲计数器累积电压脉冲信号的脉冲个数作为信号测量结果。对于辐照剂量率较小，产生的光信号为微弱光或较强光时，光电备增管输出离散的脉冲信号，对于离散的脉冲信号，计数器能够较好的识别。但是，当辐照剂量率变大，入射到光电倍增管上的入射光变强，光电倍增管将输出连续的脉冲信号，从而导致脉冲计数器无法进行计数，无法完成对大剂量辐射的测量。

另外，光电倍增管需要高压供电，现有技术一般采用高压电源模块与电阻分压电路组合的方式为光电倍增管进行供电，由于分压电阻的发热损耗较高，导致电路功耗大（100mw左右），电路功耗越大所要求的电源容量越大，随着电源容量的增大导致电源体积与质量的增大，从而导致仪器的便携性降低。

技术实现要素：

针对上述技术的不足，本实用新型提供了一种用于扩展晶体辐射测量量程的电路，解决现有技术中测量量程范围较窄的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种用于扩展晶体辐射测量量程的电路，包括用于接收幅照并产生光信号的晶体，晶体产生的光信息号输入给光电倍增管，光信号通过光电倍增管转化为电流信号并输入给电荷放大器；电流信号通过电荷放大器累积放大并转换为电压信号输入给a/d模数转换芯片；通过a/d模数转换芯片将电压信号转化为对应的数字信号。

进一步的，还包括用于为光电倍增管供电的高压电路；所述高压电路包括升压稳压芯片、低压直流电源与cw倍压电路；升压稳压芯片驱动低压直流电源给cw倍压电路中的高压电容充电，使每一级高压电容的电压呈倍数递增，最后一级高压电容充电至最高倍压后输出给光电倍增管。

进一步的，升压稳压芯片通过采样电阻获取cw倍压电路的输出电压的采样电压，并根据采样电压控制低压直流电源对cw倍压电路的充电电流。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点包括：

1、本实用新型剔除了脉冲计数器，克服了依赖脉冲计数器导致的对大剂量辐射产生的连续脉冲电压信号不能识别的缺陷。本实用新型利用光电倍增管将晶体受辐照产生的光信号转化为电流信号，不管是微弱光、较强光还是强光，光电倍增管均能将其放大输出为电流信号，电流信号再通过电荷放大器累积放大并转换为电压信号。当光信号为微弱光或较强光，相应的电流信号较小，但是通过电荷放大器进行二次放大后，能够转化为较大的电压信号，从而满足a/d模数转换芯片的输入要求，从而满足适应小剂量率的测量需求。当光信号为强光信号时，相应的电流信号经过电荷放大器进行二次放大为电压信号后，更利于a/d模数转换芯片对输入信号的识别。因此，本实用新型用于辐射测量仪器中后能够覆盖小剂量率到大剂量率的晶体辐射测量量程。

2、本实用新型不仅能帮助测量仪器拓宽测量量程，还省去了与脉冲计数器配套的元器件（脉冲放大器与甄别器），有利于缩小测量仪器的体积和质量，提高了便携性。

3、本实用新型通过对高压电路进行改进，利用cw倍压电路对低于直流电进行升压以满足光电倍增管的高压要求，克服了现有技术中采用分压电阻对高压电源进行分压供电导致的发热功率损耗，从而降低了功耗与电源容量需求，进而提高了便携性。

4、采用cw倍压电路的原因是，cw倍压电路中每一个由二极管和高压电容组成的倍压小单元将低电压逐渐成倍升压，每一级电压之比接近1:2:3:4……，和光电倍增管各倍增级所需供电电压的分压之比相同，各倍增级需要几倍的分压，就可在cw电路中选择几个倍压单元接入倍增级。由cw电路直接生成分压，避免了一般采用高压模块生成一个高压，再由几个分压电阻分压总高压的方式，可避免电阻发热能耗，实现高压电路低功耗设计。

附图说明

图1为现有技术中采用脉冲计数器进行测量的原理图；

图2为本具体实施方式中的用于扩展晶体辐射测量量程的电路的原理框图；

图3为高压电路的原理框图。

具体实施方式

参考图2所示，一种用于扩展晶体辐射测量量程的电路，包括用于接收幅照并产生光信号的晶体，晶体产生的光信息号输入给光电倍增管，光信号通过光电倍增管转化为电流信号并输入给电荷放大器；电流信号通过电荷放大器累积放大并转换为电压信号输入给a/d模数转换芯片；通过a/d模数转换芯片将电压信号转化为对应的数字信号。

光电倍增管将晶体受辐照产生的光信号转化为电流信号，不管是微弱光、较强光还是强光，光电倍增管均能将其放大输出为电流信号，电流信号再通过电荷放大器累积放大并转换为电压信号。当光信号为微弱光或较强光，相应的电流信号较小，但是通过电荷放大器进行二次放大后，能够转化为较大的电压信号，从而满足a/d模数转换芯片的输入要求，从而满足适应小剂量率的测量需求。当光信号为强光信号时，相应的电流信号经过电荷放大器进行二次放大为电压信号后，更利于a/d模数转换芯片对输入信号的识别。

在将本实用新型用于测量仪器中进行辐射剂量率测量前，以辐射剂量率作为a/d模数转换芯片需要输出的数字信号，事先通过实验获取电压信号与数字信号的对应关系，并将其存储到a/d模数转换芯片中。

为了降低电路功耗，提高便携性，采用如下高压电路为光电倍增管进行供电，参考图3所示：高压电路包括升压稳压芯片、低压直流电源与cw倍压电路；升压稳压芯片驱动低压直流电源给cw倍压电路中的高压电容充电，使每一级高压电容的电压呈倍数递增，最后一级高压电容充电至最高倍压后输出给光电倍增管。

cw倍压电路采用现有技术中的cw倍压电路，并且cw倍压电路具有多种类型，不限于图3中所示的cw倍压电路。

升压稳压芯片通过采样电阻获取cw倍压电路的输出电压的采样电压，并根据采样电压控制低压直流电源对cw倍压电路的充电电流，通过这样的反馈调节，能够稳定输出电压hv。

低功耗的实现主要由低功耗升压稳压芯片实现，该芯片根据反馈电压自动调整充电电流，芯片通过调整内部开关占空比，达到更高的转换效率，另外倍压电路的结构可满足光电倍增管各倍增级电压需求，舍弃了电阻分压式提供分压，避免了分压电阻自身的发热损耗，更有效利用电能，因此实现了更低功耗的高压电路。升压稳压芯片可采用的型号为lt1316或lt1304。

技术特征：

1.一种用于扩展晶体辐射测量量程的电路，包括用于接收幅照并产生光信号的晶体，晶体产生的光信息号输入给光电倍增管，其特征在于：光信号通过光电倍增管转化为电流信号并输入给电荷放大器；电流信号通过电荷放大器累积放大并转换为电压信号输入给a/d模数转换芯片；通过a/d模数转换芯片将电压信号转化为对应的数字信号。

2.根据权利要求1所述的用于扩展晶体辐射测量量程的电路，其特征在于：还包括用于为光电倍增管供电的高压电路；所述高压电路包括升压稳压芯片、低压直流电源与cw倍压电路；升压稳压芯片驱动低压直流电源给cw倍压电路中的高压电容充电，使每一级高压电容的电压呈倍数递增，最后一级高压电容充电至最高倍压后输出给光电倍增管。

3.根据权利要求1所述的用于扩展晶体辐射测量量程的电路，其特征在于：升压稳压芯片通过采样电阻获取cw倍压电路的输出电压的采样电压，并根据采样电压控制低压直流电源对cw倍压电路的充电电流，以向光电倍增管提供稳定的输出电压。

4.根据权利要求1所述的用于扩展晶体辐射测量量程的电路，其特征在于：升压稳压芯片的型号为lt1316或lt1304。

技术总结
本实用新型公开了一种用于扩展晶体辐射测量量程的电路，包括用于接收幅照并产生光信号的晶体，晶体产生的光信息号输入给光电倍增管，光信号通过光电倍增管转化为电流信号并输入给电荷放大器；电流信号通过电荷放大器累积放大并转换为电压信号输入给A/D模数转换芯片；通过A/D模数转换芯片将电压信号转化为对应的数字信号。本实用新型解决现有技术中测量量程范围较窄的技术问题，能够用于拓宽测量测量，提高测量仪器便携性，本实用新型还通过升压稳压芯片、低压直流电源与CW倍压电路组成高压电路为光电倍增管进行供电，以降低功耗。

技术研发人员：方仕立
受保护的技术使用者：重庆建安仪器有限责任公司
技术研发日：2020.04.24
技术公布日：2020.11.13